4. DISKUSSION
4.2 Messung einer deutlicheren Hyperreagibilität mit Goldstandardparametern
In der zweiten Studie wurde das Messverfahren der Ganzkörperplethysmographie mit intubierten Mäusen der bereits etablierten Head-out-Plethymographie an wachen Tieren (Glaab et al., 2001) gegenübergestellt. Mit der Head-out-Plethysmographie konnte der Parameter EF50 nichtinvasiv bestimmt werden. EF50 steht in direkter Beziehung zu RL
(Glaab et al., 2005). Der wesentliche Vorteil der bodyplethysmographischen Lungenfunktionsmessung bestand jedoch darin, dass die Goldstandardparameter (RL und Cdyn) gemessen werden konnten.
Sowohl bei den wachen als auch bei den intubierten Tieren ergab sich eine signifikante Verringerung der ED-50 von EF50 gegenüber der entsprechenden Kontrollgruppe. Der signifikante Anstieg von Serum-IgE, BAL-Eosinophilen, -Neutrophilen und -Lymphozyten bei den wachen sowie bei den intubierten Mäusen bestätigte die vorhandene allergische Entzündung in beiden Fällen. Folglich sind sowohl die nichtinvasive Lungenfunktionsmessung an wachen als auch die Lungenfunktionsmessung an intubierten Mäusen zur Bestimmung einer allergeninduzierten Hyperreaktivität der Atemwege geeignet. Bei den intubierten Tieren war der Unterschied zur Kontrollgruppe sogar noch größer: Das Verhältnis zwischen Af-Gruppe und
Kontrollgruppe betrug hier 3,4; während bei den wachen Tieren ein Faktor von 1,8 resultierte.
Nur bei den intubierten Mäusen konnte der aus Fluss- und Druckkurve abgeleitete Parameter RL berechnet werden. Die ED150 von RL war bei den allergenbehandelten Mäusen signifikant gegenüber den Kontrolltieren erniedrigt. Bei diesem Goldstandardparameter zeigte sich im Vergleich zu dem nur vom Atemfluss abhängigen Parameter EF50 ein noch deutlicherer Unterschied zwischen den allergenbehandelten Tieren und der NaCl-Kontrollgruppe. Das liegt daran, dass bei der Bestimmung von RL
zusätzlich der Druck PTP berücksichtigt wird, der bei Verengung der Atemwege ansteigt.
Das Verhältnis zwischen Allergen- und Kontrollgruppe betrug daher Faktor 4 bei RL, bei EF50 hingegen nur Faktor 3.
Eine Erklärung für die geringere Hyperreagibilität bei der nichtinvasiven Lungenfunktionsmessung könnte der negative Einfluss von Bewegungsartefakten bei den wachen Mäusen sein. Gerade unter dem Stress der Provokation waren die nichtnarkotisierten Tiere sehr unruhig. Außerdem wurde bei den wachen Tieren durch den nasopharyngealen Filter wahrscheinlich ein großer Teil der Provokationssubstanz schon vor Erreichen der Bronchien eliminiert, ein anderer Teil des Aerosols wurde vermutlich in den Gastrointestinaltrakt aufgenommen. Nach Raabe et al. beträgt die alveolo-bronchiale Deposition bei nasenatmenden Mäusen nur ca. 6 % (Raabe et al., 1988). Die Menge der tatsächlich aufgenommenen Provokationssubstanz schwankt im Head-out-Plethysmographen vermutlich stärker zwischen den einzelnen Tieren einer Vierergruppe, da zwei Tiere jeweils dichter an der Aerosolzufuhr sitzen als die beiden anderen, die in Richtung Vakuumabsaugung positioniert sind. Auf der anderen Seite ist das Atemmuster bei den wachen Tieren natürlicher und die Lungenfunktionsmessung einfacher. Dadurch können mehrere Mäuse gleichzeitig untersucht werden.
Die Intubationsmethode ist nicht einfach durchzuführen. Die Narkose erfordert eine kontinuierliche Überwachung, was bisher eine simultane Messung mehrerer Tiere erschwert. Der Einsatz von Anästhetika, besonders von Fentanyl, führt zu einer Atemdepression und beeinflusst somit auch die atemabhängigen Parameter. Allerdings schützt die Narkose vor der Stressreaktion durch die einengende Position im Plethysmographen sowie durch die cholinerge Provokation. Über den orotrachealen Tubus gelangt das MCh allein in die Lunge und nicht zusätzlich in die Augen oder den Magen-Darm-Trakt. Ein weiterer Vorteil der Intubationsmethode besteht in der Möglichkeit, eine
genau definierte Menge des Aerosols durch den orotrachealen Tubus zu applizieren.
Außerdem nimmt durch die Trocknung des Aerosols der Teilchendurchmesser ab. Dadurch wird das MCh feiner verteilt und die Deposition des Aerosols in den peripheren Atemwegen verstärkt.
Die Methode der orotrachealen Intubation der Maus wurde erstmalig von Brown et al. beschrieben (Brown et al., 1999). Diese Technik wurde im Rahmen dieser Arbeit weiterentwickelt, so dass eine Spontanatmung der Tiere möglich war. In den Studien wurden sowohl allergensensibilisierte Tiere als auch Kontrolltiere untersucht. Der intraösophageale Druck wurde zusätzlich direkt über einen Katheter gemessen. Statt einer systemischen i.v. Injektion wurde MCh lokal über den Trachealtubus zugeführt. Die unspezifische Provokation mit MCh erfolgte dabei ohne operativen Eingriff. Repetitive Lungenfunktionsmessungen sind durch diese Methode möglich geworden (Glaab et al., 2004). Die wiederholten Manipulationen an der Trachea durch die nichtchirugische Intubation haben keinen Einfluss auf die Leukozytenverteilung in der BAL gezeigt (vgl.
Glaab et al., 2004).
Allerdings könnte man einwenden, dass es noch andere Methoden der Lungenfunktionsmessung gibt, die ganz ohne Intubation und Narkose auskommen: Hessel et al. beschrieben 1995 die Technik der forcierten Oszillation an Mäusen (Hessel et al., 1995). Da hierbei jedoch neben dem Atemwegswiderstand auch Gewebswiderstände in den Messwert eingehen und der Widerstand des Bronchialsystems frequenzabhängig ist, ist der gemessene Atemwegswiderstand oftmals nicht eindeutig zu interpretieren. Außerdem war in den Versuchen von Hessel et al. eine mehrmalige Akklimatisierung der Tiere über einen Zeitraum von insgesamt über 4 Stunden nötig, da andernfalls ca. 30 % der Messdaten aufgrund von Bewegungsartefakten hätten verworfen werden müssen.
Pennock et al. beschrieben eine nichtinvasive Technik zur Bestimmung des Atemwegswiderstands an wachen Meerschweinchen in einem Doppelplethysmographen aus einer Kammer für den Kopf und einer zweiten für den Körper (Pennock et al., 1979).
Damit konnte die Zeitspanne zwischen dem Auftreten von Druckschwankungen am Thorax und am Mund gemessen werden, woraus ein Atemwegswiderstand berechnet wurde. Diese Technik ermöglicht Langzeitstudien und kann akute Schwankungen des Atemwegs-widerstands aufdecken. Ein absoluter Resistancewert kann jedoch nicht sicher bestimmt werden, da es zu viele Fehlerquellen gibt, wie z. B. eine undichte Stelle in einer der Kammern oder eine Verschiebung der Gummi-Trennwand zwischen den beiden Kammern.
Viele Arbeitsgruppen haben in den letzten Jahren die einfache Ganzkörper-plethysmographie mit dem Parameter Penh benutzt, der von der Form der Druckkurve in der Messkammer hergeleitet wird (Hamelmann et al., 1997). Kontrollstudien haben jedoch gezeigt, dass es sich dabei um eine zweifelhafte Variable handelt, die oft nicht mit der direkten Messung von RL korreliert (Lundblad et al., 2002; Albertine et al., 2002; Peták et al., 2001). Auch theoretisch gibt es keine Grundlage für einen Zusammenhang von Penh mit dem Atemwegsdurchmesser (Mitzner et al., 2003; Lundblad et al., 2002).